DE8510302U1

DE8510302U1 - Mit anorganischer Schaummasse verstärktes Kunsstoff-Fenster-Profil

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Publication number: DE8510302U1
Application number: DE19858510302
Authority: DE
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1985-04-06
Filing date: 1985-04-06
Publication date: 1985-10-03

Description

Troisdorf, den 30.8.1*65 OZ 85021 Dr.La./Bs.

DYHAMIT HOBEL AKTIEBGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

Mit anorganischer Schaummasse verstärktes Kunststoff-Fenster-Profil* >

Die Neuerung betrifft Kunststoff-Höhlprofile für Fensuer, verglaste Türen o. dgl. mit Verstärkungen in den Hohlräumen aus gehärteten, geschäumten Alkalisilikatlösungen und bestimmten aktiv härtenden, anorganischen Komponenten, ggf. Füllstoffen sowie gasbildenden Substanzen.

Die Besonderheit von solchen anorganischen Formmassen liegt darin, daß formbare, und insbesondere gießbare Mischungen nach kurzer Zeit akt.lv durch Reaktion der Komponenten härten und dann entformbar aind.

Die weitere Besonderheit liegt in einer Härtung bei nur geringen Temperaturen bis höchstens 150° C, im Begelfalll höchstens 100° C, wobei hohe Biegefestigkeiten erreicht werden. Derartige Biegefestigkeiten sind vergleichbar

mit denen von Keramik, wobei jedoch Keramik ein Brennen bei sehr hohen Temperaturen erfordert. Nur ganz bestimmte Feststoffe sind als aktive, steinbildende Komponente der Formmassen einsetzbar.

Gegenstand der Neuerung ist mit Schaummasse verstärktes Kunststoff-Hohlprofil für Fenster, verglaste Türen o.dgl., wobei eine anorganische Schaummasse im Inneren des Hohlprofils enthalten ist, weiche aus

a) einem Oxid-Gemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Aluminiumoxid und/oder

b) Elektrofilterasche aus Hochtemperatur-Steinkohlekraftiiierden und/oder

d) kalziniertem gemahlenem Bauxit und/oder Metakaolin

in Mengen von G,5 bis ^,0 Geui.-Teilen der feinteiligen festen Komponenten a) bis c) je Geu.-Teil einer Alkalieilikatlösung mit Gehalten van 1,2 bis 2,5 Mal gelöstem SiO₂ je Mal K₂O bzui. Na_?0 souie ggf. feinteiligen Füllstoffen säule enthaltenen Gasen besteht.

Die Herstellung der mit anorganischen Schaummassen verstärkten Kunststoff-Hohlprofile für Fenster, verglaste · Türen o. dgl. erfolgt durch Einpressen der fließfähigen Formmasse aus

a) einem Oxid-Gemisch mit Gehalten von amorphem SiOp

ntiil k~\ inw-i η^ iTmrvr-i ή und/oder

b) Elektrofilterasche aus Hochtemperatur-Steinkohle-Kraftwerken und/oder

c) kalziniertem gemahlenem Bauxit und/oder Metakaolin

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in Mengen von 0,5 bis 4,0 Gew.-Teilen der feinteiligen festen Komponenten a) bis c) je Gew.-Teil einer Alkalisilikatlösung mit Gehalten von 1,2 bis 2,5 Mol gelöstem SiO₂ je Mol K₂O bzw. Na₂O sowie ggf. feinteiligen Füllstoffen sowie gasbildenden Stoffen und Härten der Formmasse bei Temperaturen von 60 bis 120° C.

Die Alkalisilikatlösung kann vorzugsweise ganz oder teilweise durch Auflösen von amorpher dispers-pulverförmiger, wasserhaltiger Kieselsäure in Alkalihydroxiden oder deren wässrigen Lösungen hergestellt werden.

Als Alkalisilikatlösung können auch handelsmäßige Lösungen verwendet werden. Bevorzugt sind für zahlreiche Zwecke Kalisilikatlösungen. Weiterhin bevorzugt ist ein Überschuß an Akalien in der Alkalisilikatlösung.

Die Kunststoff-Hohlprofile sind an sich von bekannter Art und können beispielsweise aus schlagfestem Polyethylen, PVC, nachchloriertem Polyethylen etc. bestehen. Solche Hohlprofile werden durch Extrusion oder, beispielsweise durch Kunststoffschweißen von Profilplatten oder Profilstäben, geformt und besitzen im allgemeinen einen oder mehrere Hohlräume von im wesentlichen rechteckigeai Querschnitt.

2c Solche Hohlprofile müssen eine bestimmte Schlagfestigkeit und Biegesteifigkeit aufweisen, wodurch hochwertige Kunststoffe und/oder Profile von genügender Materialdicke verarbeitet werden müssen.

^o Trotz der Verwendung des an sich wärmeisolierenden Kunststoffes ist vielfach die Wärmeisolation solcher Hohlprofile nicht befriedigend. Eine Ausschäumung mit Kunststoffen ist möglich, aber wenig gebräuchlich, zumal Schaumkunststoffe keinen Beitrag zur Versteifung der Hohlpro-

J^ file, und daraus hergestellter Rahmen, leisten. Vielfach

ist es daher erforderlich, durch innenliegende Versteifungsstege die Schenkel der Bahmen und besonders auch die Ecken zusätzlich zu versteifen.

Demgemäß bestand die Aufgabe, Hohlprofile für Fenster, verglaste Türen o. dgl. besser zu versteifen und die Wärmeisolierung derartiger Profile zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß dem vorliegenden Schutzanapruch gelöst.

Die anorganischen festen Schaummassen haben den zusätzlichen Vorteil eines geringen spezifischen Gewichts und der Unbrennbarkeit. Weiterhin ist die Schalldämmung von ^5 Bahmen aus solchen Hohlprofilen stark verbessert. Die Auskleidung mit Schaummassen vermindert weiterhin die Schrumpfung der Hohlprofile bei Erwärmung durch z.B. Sonneneinstrahlung oder Nachbearbeitung nach Zusammenfügen zu Bahmen.

Die Ausführung des Verfahrens kann nach Herstellung der

fließfähigen Formmassen in sehr einfacher Art erfolgen, in dem die Formmasse durch Einspritzen oder Einpressen unter Druck in die luftgefüllten Hohlräume der Bahmen oder der zu Bahmen zu verarbeitenden Hohlprofile durch Bohrlöcher oder durch die noch offenen Enden der Profile erfolgt. Dabeiist es möglich, das jeweilige Hohlprofil ganz oder nur teilweise zu füllen bzw. insbesondere Ecken mit der zunächst flüssigen Schaummasse zu füllen. Die

J₀ Formmassen können mit beliebiger Fließfähigkeit, je nach Gehalt von reagierenden Feststoffen oder auch feinteili- gen Füllstoffen, eingestellt werden und besitzen weiterhin zum Teil die Eigenschaft durch Selbsterwärmung, zu härten oder in vergleichsweise kurzen Zeiten von 20 bis

ze höchstens 60 Minuten bei Wärmezufuhr durch eine stein-

bildende Reaktion zu erhärten. Bevorzugte Temperaturen liegen dabei zwischen 50 und etwa 80° C.

Verstärkungen der Profile in Form von Metalleinlagen, z.B. profilierte Eisenstäbe, sind geeignet, Hohlprofile größerer Abmessungen zu verstärken. Nunmehr ist es möglich, die Verstärkungen mit der Schaummasse zu umschließen und so zu halten und gleichzeitig vox* Korrosion zu schützen. Zunächsi angabrachte Abstandshalter der Metalleinlagen können nach der Ausschäumung, wenn gewollt, entfernt werden.

Als geeignete gasbildende Stoffe werden solche an sich bekannter Art verwendet, wobei als Peroxiverbindungen insbesondere H₂O₂, Perborate oder Persulfate verwendet werden können, welche bei Temperaturen wenig über Zimmertemperatur oder den Temperaturen der Härtung Sauerstoff zu entwickeln in der Lage sind. Weiterhin sind an sich bekannte Schaummittel verwendbar, die beispielsweise Stickstoff bei den genannten Temperaturen entwickeln. Von besonderem Vor teil ist feinteiliges Aluminiumpulver, welches mit dem Alkaligehalt der Alkalisilikatlösung unter Wasserstoffbildung reagiert, wobei diese Reaktion bei den Temperaturen der Härtung beschleunig!; wird.

Es ist möglich, anorganische Formmassen zu verwenden, welche bei Zimmertemperatur oder erhöhter Temperatur bereits vor dem Einbringen in die Hohlprofile teilweise oder gänz lich Schaummassen durch Reaktion der schaumbildenden Stoffe entstehen lassen; es ist auch gleichfalls möglich, nur teilweise oder ungeschäumte Formmassen in die Profile einzubringen und diese dann nur teilweise zu füllen und die Schaumbildung in den Hohlprofilen eintreten zu lassen. Als feste, reaktionsfähige und steinbildende Komponente der Formmassen kommen die im Patentanspruch genannten Ma-

35terialien in Frage.

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Metakaolin als fester reaktionsfähiger Bestandteil der Formmas e wird aus natürlichem Kaolin durch Erhitzung bei hohen Temperaturen gewonnen und ist aus der europäischen Patentschrift 0026 687 als Bestandteil von Formkörpern bekannt, welche zur Herstellung von Kunstgegenständen dienen können.

Das Oxid-Gemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Aluminiumoxid ist wasserfrei und entsteht bei Hochtemperaturprozessen als feinverteilter Staub durch Abkühlung aus der Dampf- bzw. Gasphase bei der Herstellung industrieller Schmelzprodukte, wie insbesondere von Korund oder Mullit aus Bauxit, wobei das Oxid-Gemisch bei wechselnder Zusammensetzung nicht dem Ausgangsstoff Korund entspricht. In dem Oxid-Gemisch können, abhängig von der Art des Schmelzprozesses und dem Fortschritt des Schmelzvorgangs, wechselnde Gehalte der Bestandteile von 7 bis 75 Gew.-% SiO₂ und 12 bis 87 % ^A1 ₂°3 neben weiteren Bestandteilen enthalten sein, die beispielsweise Eisenoxide oder geringe Anteile von Fluoriden, 1^5 oder ZrO₂ sein können. Das SiO₂ liegt in röntgen-amorpher Form vor, während AIpO, zumindest zum Teil kristallin ist, wobei OC-AIpO. (Korund) und besonders das alkalihaltige ß-AlpO, festgestellt wurde.

Elektrofilterasche entsteht als staubförmige Abscheidung in den Elektrofiltern von Hochtemperatur-Steinkohle-Kraftwerken mit Brennkammertemperaturen von 1.600 bis 1.700° C. Nur diese bei den genannten Temperaturen entstehende Elektrofilterasche ist als reaktionsfähige Komponente in den Formmassen brauchbar, während Abscheidung» von Kraftwerken bei geringerer Kammertemperatur nicht brauchbar sind. Elektrofilterasche ist glasartig-amorph und enthält 45 bis 55 Gew.-% SiO₂-GIaS, 25 bis 35 Gew.-% Al₂O, neben geringeren Anteilen Fe-jO,. Die Analyse der

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meisten Proben liegt bei 48 bis 52 Gew.-% SiO₂, 25 bis 30 Gew.-% Al₂O, neben 8 bis ΛΛ Gew.-% Pe₃O₅. Die Korngröße liegt zu 65 % unter 10 z/m, zu 80 % unter 2OyKm und zu 90 % unter 60 /4m.

Kalzinierter Bauxit entsteht aus gemahlenem oder gebrochenem Bauxit durch einen Kalzi ni erungsprozess bei hohen Temperaturen und ist als Rohstoff der Aluminiumindustrie verfügbar.

In den Alkalisilikatlösungen sind bevorzugt 1,2bis M,8 Mol SiO₂ je Mol K₃O bzw. Na₃O enthalten.

Der bevorzugte Anteil der reaktionsfähigen Komponenten beträgt bis zu 3,0 Gew.-Teilen je Gew.-Teil Alkalisilikatlösung. Als Füllstoffe können weitere Anteile der feinteiligen festen Reaktionskomponente verwendet werden, die dann nicht in Reaktion treten.

Weiterhin können an sich bekannte Füllstoffe beliebiger Art in feiner Verteilung zugesetzt werden. Geeignete Füllstoffe sind insbesondere leichte anorganische gemahlene oder feinverteilte Stoffe, beispielsweise Talkum, Glimmer-Mehl, Glas-Mehl, Abfälle der Tonerde-, Bauxitoder Korundindustrie, Aschen, Schlacken oder auch anorganische oder organische Fasermaterialien. Einfach beschaffbar sind insbesondere Stav.be von Niedertemperatur-Kohlekraftwerken, welche nicht die Reaktionsfähigkeit der als Reaktionskomponente verwendeten Stäube aus Hochtemperatur-Kraftwerken aufweisen.

Die Formmassen werden durch intensives Vermischen der Komponenten hergestellt. Nach der Härtung weisen die Profile bereits eine genügende

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Bruchfestigkeit auf. Direkt nach der Härtung ist noch Wasser in den Formmassen enthalten, welches auf einfache Weise durch Lagern entfernt wird. Am Beginn der Lagerung steigt die Biegebruchfestigkeit auf den Sollwert. Die erhärteten Formmassen haben den Vorteil, in beliebiger Weise durch Schleifen, Fräsen, Bohren etc. mechanisch bearbeitbar zu sein.

Die Biegefestigkeit der erhärteten Formmassen beträgt, in Anhängigkeit von der Rezeptur, je nach Raumgewicht 0,2 N/mm bis zu 5 N/mm .

In der Zeichnung sind schematisch Profilstäbe in vereinfachter Form dargestellt.

Es zeigen Figur 1 ein Hohlprofil in der perspektivischen Außenansicht mij Bohrlöchern 1 zum Einbringen der fließfähigen Formmass' ,

Figur 2 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch ein Hohlprofil mit darin parallel zur Längsrichtung des Profils angeordneten Metalleinlagen 7 aus profilierten Eisenstangen, welche fest in der gehärteten Schaummasse (dargestellt durch Schraffierung) eingebettet sind, sowie

Figur 3 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Rahmen aus Hohlprofilen mit der außenliegenden Profilwandung 6, innenliegenden Verstärkungsstegen 4- und 8 des Profilrahmens und Bohrlöchern 1 zum Einbringen der fließfähigen Formmasse, worin eine Ecke des Rahmens aus Hohlprofilen mit gehärteter Schaummasse 3 und ein Schenkel des Rahmens mit gehärteter Schaununasse 2 (dargestellt durch Schraffierung) gefüllt sind.

Beispiel 1

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Ein Kunststoff-Fensterprofil wird zur Eahmen- und/oder Eckenversteifung mit einer anorganischen selbsthärtenden ,- SchaununaHse ausgeschäumt, die durch eine Düse in dafür vorgesehene öffnungen eingebracht wird. Die Schaummasse wird erhalten durch Vermischen von 180 g Oxid-Gemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Al₂O,, das als Ofenfilterstaub bei der elektro-chemischen Verarbeitung von äauxit zu Korund anfällt, mit 15 g Glimmer, 135 g einer kalialkalischen Kieselsäurelösung, hergestellt durch Auflösen wasserhaltiger amorpher, gefällte^ Kieselsäure in Alkalihydroxidlösung mit einem Molverhältnis von 1,5 SiO₂ zu und 0,09 g Aluminiumpulver.

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Beispiel 2
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Entsprechend Beispiel 1 wird ein Hohlprofil mit einer fließfähigen Formmasse aus

200 g Oxid-Gemisch aus Ofenfilterstaub,wie in Beispiel 1, 58 g Glimmer-Mehl,

22 g Talkum,
260 g natronalkalische Kieselsäurelösung (Molverhältnis

1,4 SiO₂ zu Na₂O) und 10 £ Wasserstoffperoxidlösung (5 Gew.-%ig)

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ausgeschäumt. Die Hohlräume des Profils werden vollständig mit Schaum gefüllt.

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Claims

Troisdorf, den 3D. a. 1985 OZ 85021 Dr. La. /Bs.

Schutzanspruch

Mit Schaummaaae verstärktes Kunststoff-Hohlprofil für Fenster, verglaste Türen a.dgl., dadurch gekennzeich net, daß eine anorganische Schaummaaae im Inneren des Hohlprafils enthalten ist, uelche aus

a) eimern Oxid-Gemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Ί0 Aluminiumoxid und/oder

b) Elektrofilterasche aus Hochtemperatur-Steinkohlekraftwerken und/oder

c) kalziniertem gemahlenem Bauxit und/oder Metakaolin

in Mengen voa 0,5 bis 4,0 Gew.-Teilen der feinteiligen festen Komponenten a) bis c) je Gew.-Teil einer Alkalisilikatlösung mit Gehalten von 1,2 bis 2,5 Hol gelöstem SiO₂ je Mol K₃O bzw. Ha₃O sowie ggf. feinteiligen Füllstoffen sowie enthaltenen Gasen besteht.